一阶RC电路的时间响应分析

自控原理

电容的特性是,通交流阻直流。对于一个电容来说,加在它两端的交流电压的频率越高,通过的电流就越大,而且这个增大过程是线性的,也即常见的电容上的电流公式,电流正比于电压的导数:

 

对于如下的RC电路:

输入电压ui定义为x(t),求电容两端的电压uo(t),下面定义为y(t)。

解:

列出电压平衡方程:

整理成一阶标准型:

,其中,T=RxC

做拉普拉斯变换:

合并同类项并相除,得到:

查拉普拉斯变换表即可得出,y(t)随x(t)变化的时间相应表达式,例如对于阶跃输入当x(t)=1,可得出y(t)=1-e^(-t/T)

可见,只要T为正值,在t-->∞时,y(t)=1。

显然对于一个物理系统,电阻和电容一定是正值,故在阶跃输入下,这个RC系统的电容电压最终就是1.

 

 

 

 

 

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